全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 29(4)：488— 492 2009年 7月
水生植物引种的生态安全评价
赵广琦 ，崔心红1*，张 群 ，何成新
(1．上海市园林科学研究所，上海 200232；2． 广西植物研究所，广西 桂林 541006)
摘 要：随着水生植物的大量应用 ，水域环境的生态安全越来越受到关注。水生植物入侵具有一定的生物
学、区系地理、生态位和生境特征 ，对水生植物的生态安全评价可在一定程度上防止水生植物引种的盲目性。
该文针对来 自水生外来人侵植物的生态安全威胁，分析了水生外来入侵植物的入侵特征及其危害，提出了水
生植物引种的生态安全评价的内容、程序、指标体系和方法。
关键词 ：水生植物引种 ；水生外来人侵植物；生态安全；评价体系
中图分类号 ：Q988 文献标识码：A 文章编号 ：1000—3142(2009)04—0488—05
Ecological security assessment 0f intro-
ducing aquatic macrophytes
ZHAO Guang-Qi ，CUI Xin-Hong1*，ZHANG QunI，HE Cheng-Xin2
(1．Shanghai Research Institute of Landscape Gardening，Shanghai 200232，China；2．Guangxi Institute of Botany，
Cruangxi Zhuang Autonomous Region and the Chinese Academy of Sciences，Guilin 541006，China)
Abstract：W ith the using of aquatic macrophytes，ecological security of water environment becomes a research focus．
The invasion of aquatic plant has some biological characteristics，floristic geography，niche characteristics，and habitat
characteristics．Ecological security assessment of aquatic plant can prevent from blindness in aquatic maerophytes in—
troduction to some extend．Through the analyses of the characteristics and hazard of aquatic invasive alien plants that
threaten the ecological security，this paper proposed the content，process，indicator system ，and method for the ecologi—
cal security assessment of aquatic macrophytes introduction．
Key words：aquatic macrophytes introduction；aquatic invasive alien plants；ecological security；assessment system
近年来，随着城市生态园林 、湿地公园、风景区和
居住区人工水景建设及河道整治等水体工程的迅速
发展，水生植物作为一种既有造景作用又有生态治理
功能的植物材料，日益得到广泛应用。但 由于设计部
门和应用单位对水生植物的种类多样性、生长习性、
繁育特性、景观价值以及生态安全性认识不够充分，
导致水生植物的种植设计和应用存在一定盲 目性 ，特
别是一些水生植物在异地引种后变成危害性极高的
入侵种，对当地生态系统健康、生物多样性、经济及社
会造成严重影响。本文在评述水生外来植物人侵特
征及其危害的基础上，提出水生植物引种生态安全评
价的必要性、内容、程序、指标体系和方法，以期对我
国水生植物的生态安全研究发挥一定指导意义。
1 水生外来植物入侵及其危害
1．1水生外来植物的入侵特征
与陆地环境相比，水环境具有流动性、温度变化
收稿日期 ：2007—1l一26 修回日期 ：2008—06—23
基金项目：上海市科委科技支撑计划(08DZ1203204)；上海市科技兴农重点攻关项 目(沪农科攻字(2007)第 1—3号)_¨E海市绿化管理局科研项 目
(GZB060201)[Supported by Key Technology R＆D Program of Shanghai Scientific and Technological Committee(08DZ1203204)；Shanghai Key Task
projects of‘Prospering Agriculture by Sciene and Technology Plan”(1—3，2007)；Shanghai I．andscape Administration Bureau Research Projet(GZB060201)]
作者简介：赵广琦(1964一)，男，陕西渭南人．高级工程师，博士，从事湿地与景观生态学研究。
通讯作者(Author for corresp0ndence．E—mail：xinhongeui@21cn．corn)
4期 赵广琦等：水生植物引种的生态安全评价 489
平缓、光照强度弱、含氧量少等特点。全世界水生植
物计有 87科 168属 1 022种，中国水生维管束植物
计有 61科 145属 400余种及变种 ，具有观赏利用价
值的有约 3l科 42余属 1l5余种，广泛分布在海拔
350 m以下不同纬度的水域中(王伟等，2004)。种
种迹象表明 ，我 国目前 已存在较大水生外来植物入
侵危险和隐患，而且部分物种危害已充分显示。据
农业部最新统计数字显示，目前 中国已有 380种入
侵植物，其中水生外来人侵植 物有 19种 ，包括空心
莲 子草 (Alternanthera philoxeroides)、互 花 米 草
(Spartina alterniflora)、大米革(S．anglica)、凤眼
莲(水葫芦)(Eichhornia crassipes)、豚草(Ambrosia
artemisiifolia)等 ，事实上 ，已显现 出危害的水生入
侵植物数量已远高于上述数字(王亚民等，2006)。
水生外来植物的生物学特性对其人侵 、生存和
扩展极为重要。Kolar& Lodge(2001)对入侵成功
的水生植物与入侵没有成功的植物的有关特征进行
了比较，这些特征包括生活史 、生物地理和入侵史等
多种信息，其结果是，成功的定居与物种来源有关，
入侵史较长、无性繁殖和种子生产变异程度低等特
征与成功的入侵呈正相关，入侵者有一些共同的特
点，包括 r一选择的生活史对策、利用先锋生境、世代
时间短、生育力高、增长率高等。
由于人类活动对于植物分布的影响，水生外来
入侵植物正进人世界各国的植被环境中，成为各国
植物区系的重要组成部分(郭水良，1995)。调查并
分析某一特定水域外来杂草的区系、地理成分、原产
地等特点，对于该区域的外来种管理有一定的指导
价值。国际上已有众多的研究机构和政府部门已在
1990年前后建立各种入侵物种数据库，如佛罗里达
大学的水生和人侵植物 中心于 1981年开始建立的
“水生、湿地和入 侵植 物信 息检 索 系统”(APIRS)
(htlP：／／aquat1．ifas．uf1．edu／)。物种 的地 理起 源
会影响其在新 生境 的入 侵性 (Reiehard& Sarah，
2001)，分析人侵植物的地理起源能加深对水生人侵
植物来源的认识 ，为以后的防治提供科学基础 。
一 些学者应用生态位理论来研究天然植物群落
的种问关系(郭水 良等，1998)。虽然生态位理论在
入侵生态学中的应用还处于起步阶段，但在生物入
侵机理研究中，已有人提出“空生态位假说”(Empty
niche hypothesis)，该假说认为，物种对一个群落的
入侵，其成功在于它 占据了一个空生态位(徐汝梅
等，2003)。国内针对外来水生植物群落的生态位业
已开展了研究，如俞建等(2004)对浙江外来人侵植
物水盾草(Cabomba caroliniana)植物群落研究 ，认
为生态位空缺可能是水盾草成功入侵的主要原因之
一 ；吴海荣等(2004)在对南京市外来杂草进行群落
调查的基础上，对所有外来杂草进行生态位宽度比
较分析，从而筛选出对环境适应性很强的几种水生
外来杂草。基于生态位理论在揭示群落物种间关系
的重要性 ，对水生外来杂草、本地杂草生态位的研究
可以作为对入侵机理 的一个尝试性探讨。
生境的可入侵性和物种的入侵性是一对作用于
事物的两个方面(黄建辉等，2003)。近年来，大量生
活污水排人江河湖塘，加上农田化肥、农药施用量的
增加，使得水质富营养化加剧。2004年废水排放量
为 482．4亿吨，其中工业废水排放量为221．1亿吨，
生活污水排放量为 261．3亿吨(中国环境状况公报，
2004)。我国湖泊目前已有 65 左右呈现富营养化
状态，还有 29％正转向富营养化状态，其营养水平
基本上都在引起植 物强烈反应的范围内。水 中氮、
磷等营养成分和有机物提供了水生入侵植物生长繁
殖的必要条件。对自然生境中凤眼莲的研究发现，
营养水平的升高将刺激植物的生长繁殖，凤眼莲的
生长繁殖速率与水体营养水平呈明显的正相关，尤
其对水体 中 P水平 的变化非常敏感 (Pinto—Coelho
等 ，l999；Sharma等 ，1991)。在一定的范围内，水体
的氮、磷水平升高导致凤眼莲累积，生物量的明显增
加(Reddy等 ，1989，1990)。
1．2水生外来入侵植物的危害
水生外来植物一旦入侵成功 ，将对 当地水生物
种的种类、种群结构、食物链结构、生物多样性等产
生一系列的影响，威胁渔业生产、经济和生态安全。
首先 ，水生外来人侵种通过竞争或 占据本地物种生
态位而排挤乡土种，或与乡土种竞争食物，或直接扼
杀乡土种，或分泌化学物质抑制其它物种的生长繁
殖，使当地物种的种类和数量减少，甚至导致物种濒
危或灭 绝 (宋启示 ，2000；Bush等 ，1995；Crowder，
1984)。如 20世纪 ，在美国灭绝的鱼类中有 68 与
生物入侵有关(Pimentel，2000)。水生外来入侵种
的适应能力比较强，排挤其它物种的同时往往形成
单优势种群，间接使依赖于原有本地物种生存的其
它物种种类和数量减少，最后导致生态系统的单一
和退化，改变或破坏了当地的自然景观(彭少麟等，
1999)。同时，由于水生植物群落的改变相应地引起
生态过程的改变，如正常水循环周期的改变，水资源
490 广 西 植 物 29卷
消耗的加剧，土壤贫瘠化的加重等(彭少麟等，1999；
唐季林等，1995)。
其次，水生外来人侵植物对生物多样性的影响，
主要表现在物种、遗传及生态系统三个层次 ：(1)物
种多样性水平上，水生外来种成功入侵而竞争取代
土著植物，导致其土著生物多样性的降低，最终的结
果可能是少数几个入侵能力强的物种取代大多数其
他的物种(向言词等，2002)；(2)遗传多样性水平上 ，
水生外来植物与土著植物杂交而造成土著植物基因
型的丧失 ，或者产生比亲本具有更强入侵性的杂种 ，
从而导致严重 的生态和进化后果 (Mooney＆ Cle—
land，2001)；(3)生态系统水平上，水生人侵植物改
变了入侵地植物物种多样 ，从而影响 了当地生态系
统的群落组成 ，本地动物丧失食物和栖息地 ，从而群
落的生物多样性减少，生态系统的结构和功能发生
变化(陈中义等，2004)。例如，凤眼莲原产南美，大
约于 2O世纪 3O年代作为畜禽饲料引入我国推广种
植 ，后逸为野生。云南滇池约有 1O余平方公里的水
面被凤眼莲所覆盖，盖度达 100 ，群落多样性几乎
为 0。由于凤眼莲 的排挤，滇池原有的十多种水生
植物已相继灭绝 ，而原有水生植物 的灭绝又影响了
水生动物的生存 ，水生动物由 20世纪 6O年代 以前
的68种减少了一半，鱼类从 15种降至 5种(丁建清
等，1995)，此地生态系统明显退化。
水生外来入侵种还对人类健康、社会文化和经
济发展造成深远的影响。据统计，美国每年因水生
外来种入侵造成的经济损失超过了 l 500亿美元，
仅怪柳(Tamarix ramosissima)入侵美国西部河岸，
造成水资源等的价值损失累计已达 7O～160亿美元
(Zavaleta，2000)；印度 每年的水资源损 失为 1 300
亿美元；非洲七国用于凤眼莲的治理每年要花费 2
000～5 000万美元 (Pimentel等 ，2000)；而我 国因
为外来物种入侵造成的直接和间接损失每年达到 1
198．76亿元，占到国内生产总值 1．36 (李振宇等，
2002)，仅用于打捞凤眼莲的费用就超过 1亿元(万
方浩等，2002)。
2 水生植物引种的生态安全评价
面对越来越严重的水域生态安全威胁，许多生
态专家呼吁 ，我国应建立健全相关法规 ，加强对无意
和有意引进水生外来植物的安全管理(王亚民等，
2006)；还有的学者建议，国家应开展全国范围的水
生外来人侵植物详细调查，以查明我国水生外来人
侵植物的种类、数量 、分布和作用 ，建立水生外来植
物数据库 ，分析它们对我国生态系统和物种的影响 ，
建立对水生生态系统 、生态环境或物种构成威胁的
外来物种风险评价指标体系、风险评价方法和风险
管理程序等(姚成芸等，2004)。水生植物的生态安
全性评价无疑对于预防水生外来植物入侵是十分重
要的一项措施。
2．1生态安全评价的层次
生态安全性评价有多方面的层次结构，一般可
从区域、行业、国家水平 3个层次进行 ：(1)区域的生
态安全评价。主要对一个区域内生物活动对生态环
境、社会经济、人体健康的影响以及人类的活动对生
物和环境的影响进行评价分析；(2)行业生态安全评
价。例如某些外来植物或昆虫对农业种植业的影
响，某些水生生物对水产养殖业的影响，某些病菌、
病毒对食品生产和人类健康的影响等；(3)国家水平
的评价。是某些重大的生态安全问题影响到全国范
围的生态环境、国民健康和经济发展，需要对此进行
评价 。区域性的、行业性的生态安全问题发展扩大
也可能变成全国性的问题(付在毅等，2001)。
2．2生态安全评价的内容和程序
综合其他学者的研究结果，水生外来植物的生
态安全评价的内容应包括 ：现状评价、影响预测、建
立预警系统、决策实施等几部分(朱琳等，2003；向言
词等，2002；韩丽等，2001)。现状评价是对当前的生
态安全状态进行调查的评估；影响预测是根据现状
评价和人类活动对生态安全的影响预测未来的生态
安全情况；建立预警系统是建立在现状评价和影响
预测基础上 的保护 生态安全 的不 可缺少 的重要手
段；有关部门根据预警系统提供的信息进行决策，采
取相应的措施 ，保护生态安全。评价程序如图 1。
2．3生态安全评价的指标体系
水生外来植物生态安全性的评价指标可以从对
物种多样性、生态系统稳定性、人类健康和社会经济
的影响等方面来确定(朱琳等，2003)。综合其观点，
评价指标体系如图 2。
2．4生态安全评价方法
2．4．1综合指数法 方法简明扼要，其过程：分析研
究评价生态安全因子的影响与变化规律；建立表征
各安全因子特性的指标体系；确定评价标准；建立评
价函数曲线，将安全因子的现状值和预测值转换为
无量纲的生物安全性质量指标，用 O一1表示，0表示
4期 赵广琦等：水生植物引种的生态安全评价 491
安全性最差，1表示安全性最高；根据各个评价因子
的相对重要性赋予其权重；将各个因子的变化值综
确定 念安伞评价层次
Determine the assessment level of
ecological security
牛态安伞评价指标 与标准
EvalUation index mid standard of
ecological security
I
生态安全现状调查评价
Evaluation on present situation investigation
of ecological security
』
-
牛怠安全影响评价
Influence evaluation on ecological security
J
建 生态安全预警系统
Stablish early warningsystems of
ecological security
图 1 水生外来植物生态安全评价的内容和程序
Fig．1 Content and program of ecological security
assessment of aquatic alien plants
价的最终目的。根据水生外来植物入侵的生态安全
评价，不同水生生态系统类型的生态安全强度是不
同的。针对不同级别的生态风险区，进一步提出降
低水生外来植物入侵风险的生态安全管理对策。对
水生外来植物生态安全的保障能力要从经济支持能
力、科技支持能力 、政策法规支持能力和资源支撑能
力等方面进行综合评价 ，要充分反映动态变化性 ，并
与国际有关协定相一致。
我国的环境影响评价已开展多年，其内容侧重
于环境污染评价，近年来水生生态系统安全的评价
已经日益受到重视。水域环境生态安全性评价是生
态系统安全评价的一个组成部分，也应当作为水环
境影响评价的一个重要内容列入其中。凡是包含引
进外来水生植物的项目，都应当进行生态安全性评
价。根据评价结果决定是否引进，并加强对外来水
生植物的监测与监督管理，以保障我国的水域生态
合，得出综合的影响评价值(杨京平，2002)。
2．4．2景观生态学方法 主要用于土地一植物生态
系统安全的评价，借助空间结构分析及功能与稳定
性分析来进行(欧健等，2006)。空间结构分析认为
景观由拼块、模地和廊道组成，模地是区域景观的背
景地块 ，拼块的表征 ：一是多样性指数，二是优势度
指数。景观的功能和稳定性分析包括组成因子的生
态适宜性分析、生物的恢复能力分析、系统的抗干扰
或抗退化能力分析，种群源的持久性和可达性分析
(能流是否畅通无阻，物流是否畅通和循环)。
2．4．3层次分析法(AHP法) 又称多层次权重分
析决策法(杨京平，2002)，具体过程：确定评价范围、
对象和评价因子 ；建立层次结构 ，一般分 目标层、指
标层和策略层 3个层次 ；构建判断矩阵，在每一层次
上，按照上一层次的对应准则要求，对该层次的指标
进行逐对比较，依照规定的标度定量化后，写成矩阵
形式，即为判断矩阵；对判断矩阵还要进行一致性检
验；通过上述步骤确定区域生物安全综合评价体系
层次结构和各层次间的比重，对生物安全状态进行
分级评价 ，I级为理想状态 ，Ⅱ级为 良好状态，Ⅲ级
为一般状态，Ⅳ级为较差状态，V级为恶化状态。
2．5生态安全的保障能 力评价
生态安全保障能力是依据生态安全性评价的结
果，结合其他标准(经济、法律和社会)，制定防止或
减少环境危害的措施(朱琳等，2003)，是生态安全评
安全，减少和避免由于水生外来植物人侵造成的对
生态环境、人体健康和社会经济等方面的重大损失。
3 结语
水生外来植物引种的生态安全评价是生态环境
影响评价的深入和发展，其 目的是定性和定量评价
水生外来植物入侵发生的概率及其对生态系统造成
的危害。做好水生外来植物生态安全评价，可把风
险降到可接受的水平，尽可能避免损失，完成生态安
全管理的目标和任务，促进生态环境一经济的协调
发展 。
水生外来植物入侵生态安全评价是利用环境
学、生态学、地理学、生物学等多学科的综合知识，采
用数学、概率论等风险分析手段以及遥感、GIS等先
进的空间分析技术来预测、分析和评价水生植物入
侵对生态系统及其组分可能造成的损伤。与其它生
态风险评价相比，水生外来植物入侵生态安全评价
492 广 西 植 物 29卷
‘
53r罢 鲁莺
蠹墨
物种多样性：珍稀度、，上态价值、种群稳定度、闽限值、威胁程度、保护措施影Species diversib,
响、基因影响
牛态系统稳定性：面积适应 tl、闽限值、系统自身稳定悱、对其他牛物的威胁 Ecosystem stability
程度、物种对多样性、对生境和景观的影响
对人类健康的影响：直接影响(伤害、毒性、人畜共患病、其他疾病发病率)、Efect on people s health
间接影响
社会经济影响：直接经济损失、牛态系统恢复和保护措施的成本、行 fk影响、Socio —economic impact
社会负担系数
图 2 水生外来植物的生态安全评价指标体系
Fig．2 Index system of ecological security assessment of aquatic alien plants
受植物的特性、环境 的异质性和随机效应等因素的
影响，这就使其更具复杂性。该评价在国内基本处
于探索阶段，评价的理论和技术还很不完善，有待于
深入研究 。因此 ，加强评价的理论研究与实践探索，
完善评价技术和方法，建立实用性和预测性都很强
的模型，是当前开展水生入侵植物生态安全性评价
研究的重点。
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(下转第 509页 Continue on page 509)
4期 蒋水元等 ：无籽罗汉果选育的初步研究 5O9
产品的核心竞争力 。此外 ，无籽罗汉果植株的叶片、
藤蔓均具有形态上的巨大性，增加了其有效成分的
利用 ；因此无籽罗汉果在提取加 工行业应用前景十
分可观，对整个产业具有重要的推动作用 。
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